专利名称:回收金属和金属合金的方法和装置的利记博彩app
本发明涉及回收金属或金属合金，尤其是铁合金的方法，以及实施此方法的装置。此方法利用还原性气体通过一煤床形成还原区将金属氧化物还原。
在EP-A-0174，291中描述了一种熔化某些细粒有色金属氧化矿物，如铜，铅，锌，镍，钴及锡的方法。该方法中，原料加入熔化气化还原炉内由煤流化层形成的还原区。金属氧化物原料通过该还原区后还原成金属并经熔化气化还原炉底部收集起来。
EP-A-0174，291说明该方法在温度低于1000℃以下使金属氧化物与单质碳反应而还原时是有利的，但用于回收金属和金属合金，特别是铁合金，如铁镁，铁铬和铁硅合金时就会出现某些问题。原因是这些合金的氧化物只有在1000℃以上用单质碳作为还原剂时才能回收。在这样高的反应温度下，金属氧化物原料与形成流化层的碳粒子之间的接触时间较短。
本发明的目的就是为了克服上述缺点和困难并提供一种方法和装置。这种方法和装置的初始意图是要在熔化气化还原炉中从细粒氧化物中回收金属和金属合金。尤其是铁合金，例如铁镁，铁铬和铁硅合金。在这些氧化物中金属与氧有极强的亲合力因而只有在1000℃以上的高温下才能与单质碳发生还原反应。
为了实现该目的而使用的方法是一由三个固定层组成的煤床-底层为脱气煤(degassed coal)，其下是液态还原了的金属及熔渣，-中间层，氧气或某种含氧气体通入其中以形成一种高温还原性气体，主要由CO组成。在该层上部某一距离处细粒氧化物原料加入其中;
-顶层，碳粒子和氧气或含氧气体的燃烧气体通入其中。
当使用的细粒氧化物原料粒子尺寸达到6mm时比较有利。
适于构成固定床层的煤的粒子尺寸可为5～100mm。特别适宜的是5～30mm。
根据最佳实施例，中间层和顶层的厚度应保持在1～4米之间。
采用本发明方法的又一实施例的特点是从通过还原区的氧气及前述细碳粒中将粉尘状的碳粉分离出来后与氧气或含氧气体一起通入烧嘴内，这些烧嘴都朝向顶部固定煤层。
从碳颗粒中分离出的废气可作为细粒氧化物原料的输送介质。
所使用的煤最好能在脱气反应(degassing)之后仍能保持其块状特性。因而当煤粒尺寸范围在5～100mm，尤其是在5～30mm之内时，经过脱气反应之后而得的煤粒中应至少有50%仍能保持其初始粒度尺寸范围，即分别在5～100mm或5～30mm之间，其余部分粒度尺寸则小于以上数值。
本发明的方法的优点是它保持了利用化石燃料加热的鼓风炉还原过程中已知的全部优点，如逆流热交换，非贵金属氧化物还原所必须的在固定床中与单质碳进行的冶金反应以及金属和熔渣的良好分离。煤的焦化或脱气可在不产生焦油和其它冷凝组分的情况下完成。煤脱气过程中产生的气体可用作脱气煤气化后形成的还原性气体的附加还原剂。
在一特殊实施例中，可在一预还原工序中对氧化物原料进行预还原处理。这对于铁合金的生产特别有利。在该过程中实现原料中氧化铁组份的还原。
本方法还具有的另一特殊优点是某些非贵重元素如硅，铬，镁的还原可在不消耗电能的条件下完成。本发明的方法中煤脱气所需的能量的调节方法十分简单。其原因是粒子尺寸不足5mm的颗粒过小的煤粉，随熔化气化还原炉的废气排出后经分离后又返回含氧气体的上鼓风区并被含氧气体氧化而放出热量。
从煤粒的分解特性试验可知，煤粒尺寸为16～20mm的部分在预热至1400℃的反应室内脱气过程需一小时。反应室的体积为12dm3。在喷入冷惰性气体冷却之后对粒子分布进行了测定。
本发明还包括一个用以实现上述过程的装置。即一带耐火材料衬里的鼓风炉式的熔化气化还原炉。其上部有一煤加料口及一排气管。炉子的侧壁开孔穿入碳粉及氧气或含氧气体供气管。炉子下部则设有收集熔融金属及熔渣的排料口。此装置的特点是由三个叠加起来的固定床层A、B、C而形成的-在底固定床层A及中固定床层B之间的部位设置了氧气或含氧气体鼓风环管;
-在该部位以上某一距离处设置细粒氧化物原料环形吹管;
-在该部位以上中固定床层B及顶固定床C之间设置一环形烧嘴以引入碳粒和氧气或含氧气体。
显然，在排气管道上设置一高温旋风分离器使废气中的碳粉分离出来并使其出灰口与环形烧嘴串连接通是有益的。
在又一特殊实施例中、又一台高温旋风分离器与上述旋风分离器串联。在二者之间的联接管路上装设氧化物原料进口装置。后一台旋风分离器的出灰口则用输送管道与氧化物原料环形吹管相连。
本发明的方法及实现该方法的装置由附图详细说明。其中图1为熔化气化还原炉及与之相连的附属装置的原理图，图2为熔化、气化还原炉的温度曲线。
图1中1为鼓风炉式的熔化气化还原炉，其内有耐火衬里2。还原炉底部用以容纳液态金属3及溶渣4。5为金属出料口，6为熔渣排出口。还原炉上方有块状煤加料口7。液体熔池3、4的上部则是固定煤床，即脱气煤底层A，其内无气体通过。上面一层为通气的脱气煤中间层B，再上一层为顶煤粒层C，气体通过此层。
在还原炉1的侧壁上通入吹管，即环形吹管8、分别用于引入氧气或含氧气体。这些管子布置在不通气的固定床层A及固定床层B的交界处。在此以上某一距离，即至固定床层B上部的中点装有环形喷嘴式吹管9，细粒氧化物原料由此吹入中间层B。
再往上，即在B层与C层交界处，环形烧嘴10穿过熔化气化还原炉1侧壁。粉状碳粒和氧气或含氧气体的混合物则由此通入。在还原炉1上部装有排气管11、炉内产生的废气经此管引向高温旋风分离器12。
悬浮在废气中的粉状碳粒子从高温风分离器分离出以后，通过分离器12的出灰口，经过出口处的给料装置13后，经由加料管14进入环形烧嘴10。15为向烧嘴10通含氧气体的输气管。利用给料装置13可以调节高温旋风分离器12的填充程度并影响其分离效率。
在高温旋风分离器12之上部经管线16与又一台高温旋风分离器17相连。加料装置18与管线16相连。此加料装置则由装有细粒氧化物原料的料斗19供料。来自管线16的气体则可用作物料输出介质。经过高温旋风分离器17的出灰口及输送管道20，再经管线21后细粒氧化物原料供入吹管9。
在高温旋风分离器17的上端引出一排气管22，多余的废气由此排放。排出的废气可在冷却和压缩后经管线23吹入管线21用作传输介质。
实施本发明的方法时，加入熔化气化还原炉1上部的煤在固定床C内脱气处理是有益的。煤脱气需要的热量一部分来自从固定床层B中上升的热还原气体，另一部分则来自烧嘴10中固体碳粒和含氧气体燃烧所产生的热量。煤层C的厚度选定应确保通过该层后气体的温度不低于950℃。从而保证焦油及其它冷凝组份完全裂解。这样，固定床层C就不会发生堵塞现象。在实施例中，床层C的厚度为1～4米时最好。固定床层B的厚度也取1～4米为佳。床层C的煤脱气后下沉即形成固定床层B。
细粒氧化物原料在第二台高温旋风分离器17中用热还原气体和粉尘进行预还原处理并从气体中再次分离出来。将细粒含碳粉尘与热还原气体同时加入是有益的，原因是碳与还原反应中形成的CO2反应而产生CO，因而来自还原炉1的高温气体仍保持极强的还原性。经预还原处理后细粒氧化物原料与粉尘分离之后在B层熔化并被单质碳还原。熔化及还原所需的热量由吹管8向还原炉内引入含氧气体以气化高温脱气煤而提供。在固定床层B形成的熔融金属及熔渣向下流并在A层以下收集并排出。
图2示出了沿熔化-气化还原炉1高度方向的温度变化曲线，其中炉体高度以纵座标表示，而温度则以横座标表示。实线表示加入煤的温度变化，虚线表示生成气体的温度变化。纵座标上标记8代表环形吹管8的高度，9代表细粒氧化物原料(矿)吹管9的高度，10代表碳粒再循环的烧嘴10的高度，24代表固定床层C的最高点24的高度。11则分别代表排气管11及加料口7的高度。
权利要求
1.一种回收金属及金属合金，如铁合金的方法，其中金属氧化物在由通过还原性气体的煤床而形成的还原区内还原，方法的改进包括形成有三个固定床层的煤床，即通过--提供脱气煤底部固定床层，其下是液态已还原的金属及熔渣的熔池，--提供一中间固定床层并将氧气或含氧气体引入其中以形成主要由CO构成的高温还原性气体，同时将细粒氧化物原料从上部某一距离加入此中间层。--提供一顶部固定床层并向其中引入由碳粒子与氧气或与某种含氧气体组成的可燃气体。
2.权利要求
1中要求的方法，其中细粒氧化物原料的粒子尺寸达6mm。
3.权利要求
1中要求的方法，其中组成三个固定床层的煤的粒子尺寸为5～100mm。
4.权利要求
3中要求的方法，其中煤的粒子尺寸为5～30mm。
5.权利要求
1中要求的方法，其中中间固定床层及顶部固定床层的厚度均保持在1～4米。
6.权利要求
1中要求的方法，其中废气穿过固定床层构成还原区，还包括从前述废气中分离粉状碳粒并将其与氧气或含氧气体一起引入烧嘴并通过前述顶部固定床层。
7.权利要求
6中要求的方法，其中分离后的碳粒子在高温状态下加入前述烧嘴中。
8.权利要求
6中要求的方法，其中去除了碳粒子的废气用作前述细粒氧化物原料的输送介质。
9.一种用于回收金属及金属合金，如铁合金的装置，该方法是在还原性气体通过煤床后形成的还原区内还原金属氧化物，装置包括有耐火衬里的鼓风炉式的熔化气化还原炉，其上部有煤加料口及排气管道，侧壁上穿入碳粒子和氧气或某种含氧气体的供气管道，其下部则用于收集液态金属及熔渣，改进的特点在于-提供由一底部固定煤床层，中间固定煤床层和顶部固定煤床层构成的三层重叠固定煤床层，-在覆盖着液体还原金属和熔渣熔池的脱气煤底部固定煤床层及中间固定煤床层之间的部位上提供一环形喷管，以引入氧气或含氧气气体从而形成主要由CO组成的高温还原气体，-在此以上某一距离处提供一环形喷管以引入细粒氧化物原料，-在更高的某一位置上，在中间固定床层及顶固定床层之间提供一环形烧嘴，碳粒子和氧气或含氧气体通入其内。
10.权利要求
9中要求的装置，其中还包括一高温旋风分离器，用于从废气中分离碳粒子，还包括一排气管道及将此分离器与环形烧嘴串接的联接装置。
11.权利要求
10中要求的装置，其中还包括-又一台带出灰口的高温旋风分离器，-串连联接两台旋风分离器的接管，-与此接管相连的氧化物原料加料装置，-将第二台旋风分离器的出灰口与氧化物原料环形喷管相连的输送管道。
专利摘要
在此方法中，金属或金属合金，尤其是铁合金在金属氧化物通过还原性气体的煤床形成的还原区内还原后回收。为了回收与氧有强亲合力的金属，煤床由三个固定床层组成脱气煤底层，其下是液态还原金属及熔渣的熔池。此外，氧气或某种含氧气体鼓入中间层以形成高温还原性气体，在此以上某距离处，细粒金属氧化物原料加入中间层。碳粒子和氧气或含氧气体的燃烧气则加入顶部固定床层。
文档编号C21B11/02GK87107197SQ87107197
公开日1988年8月10日 申请日期1987年10月30日
发明者埃里克·奥塔斯奇拉格, 沃纳·L·凯普林格 申请人:奥地利钢铁联合企业阿尔帕股份公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan